离子液体用于溶剂萃取铀酰离子的初步研究

初步研究了以咪唑类离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C8mim][PF6])、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim][PF6])和季胺类离子液体三辛基甲基氯化铵([N8881][Cl])为稀释剂,TBP为萃取剂,从硝酸介质中萃取铀酰离子。研究结果表明,铀的萃取分配比随水相初始硝酸浓度的增加而增加,季胺类离子液体略好于咪唑类离子液体,但都比对照稀释剂异辛烷差。研究了以碳酸胍为反萃剂的反萃条件。碳酸胍在实验条件下均能从这3种离子液体萃取体系中定量反萃铀酰离子,解决了用离子液体萃取铀酰离子中的反萃及离子液体的循环使用问题。     

功能离子液体在镧锕系离子萃取分离中的研究进展北大核心CSCD

离子液体因其独特的物化性质已成为溶剂萃取领域中绿色环保、极具应用前景的稀释剂。除了对萃取剂和萃合物有良好溶解性之外,离子液体萃取体系通过离子交换机理的协同作用,往往还展现出更优的萃取性能。而功能离子液体通常是在离子液体结构基础上进行化学修饰,使其兼具离子液体和螯合基团的双重功能,在萃取过程中不仅能用作稀释剂,还具有萃取作用。近十余年来,功能离子液体在放化分离领域已引起广泛关注。本文首先对离子液体和功能离子液体进行了简介,重点讨论其结构上的关联与区别;再以功能为导向,综述了功能离子液体在铀酰离子、钍离子、镧系和次锕系金属离子萃取分离方面的国内外研究现状,并对功能离子液体在镧锕萃取分离领域的未来研究趋势进行了展望。     

α-取代亚磺酰基乙酸丁酯的合成及对铀(Ⅵ)的萃取

合成了3个α-取代亚磺酰基乙酸丁酯(SBAB),并研究了在硝酸介质中不同稀释剂、水相酸度、萃取剂浓度、萃取温度等对硝酸铀酰萃取性能的影响。结果表明, α-取代亚磺酰基乙酸丁酯系列化合物可以有效地从硝酸介质中萃取UO₂²⁺;取代基为烷基的萃取剂对U(Ⅵ)的萃取效果要优于取代基为芳环的结构;萃取反应为放热反应。     

新萃取剂OMPPD的合成及其对铀(Ⅵ)的萃取研究

为进一步研究环六仲胺系酰胺萃取剂的萃取性能。完善萃取剂结构与性能关系的萃取理论，合成了一种新型萃取剂N－辛酰－2－甲基哌啶烷（OMPPD），并利用红外光谱、质谱和元素分析对其结构进行了表征。研究了OMPPD在硝酸介质中对铀（Ⅵ）的萃取，得到其萃合物组成为UO2（NO3）2（OMPPD）2。     

N,N''''-四己基丙二酰胺-正辛烷溶液从硝酸介质中萃取铀

研究了新萃取剂N,N'-四己基丙二酰胺-正辛烷溶液从硝酸介质中萃取铀的机理.考察了水相硝酸浓度、萃取剂浓度、硝酸钠浓度以及温度对萃取分配比的影响,确定了萃合物的组成.借助红外光谱分析了萃合物的结构.求得了萃取硝酸铀酰的平衡常数及反应的热力学函数.与四丁基丙二酰胺相比减少了三相生成的倾向.同时研究了稀释剂的影响,发现该萃取剂在正辛烷中比在甲苯中萃取能力强,并对上述结果进行了解释.     

N,N‘—四己基丙二酰胺—正辛烷溶液从硝酸介质萃取铀

研究了新萃取剂Ｎ,Ｎ‘－四己基丙二酰胺－正辛烷溶液从硝酸介质中萃取的机理。考察了水相硝酸浓度,萃取剂浓度,硝酸钠浓度以及温度对萃取分配比的影响。确定了萃合物的组成。借助红外光谱分析了萃合物的结构。求得了萃取硝酸铀酰的平衡常数及反应的热力学函数。与四丁基丙二酰胺相比减少了三相生成的倾向。     

双-丁二酰胺萃取剂对硝酸体系中Th(Ⅳ)的萃取

研究了双-丁二酰胺萃取剂的合成及其对硝酸介质中Th(Ⅳ)离子的萃取行为。从简单的原料出发,合成了新型的多官能团的双-丁二酰胺萃取剂,并以其为萃取剂、二甲苯为稀释剂,考察了水相中硝酸浓度、萃取剂浓度、盐析剂浓度等因素对Th(Ⅳ)离子分配比的影响。利用斜率分析方法提出了双-丁二酰胺萃取剂萃取Th(Ⅳ)的萃取机理。利用该萃取剂对比萃取了钍及铕离子,得到了高达166.6的分离因子。     

双-丁二酰胺萃取剂对硝酸体系中Th(Ⅳ)的萃取

研究了双-丁二酰胺萃取剂的合成及其对硝酸介质中Th(Ⅳ)离子的萃取行为。从简单的原料出发，合成了新型的多官能团的双-丁二酰胺萃取剂，并以其为萃取剂、二甲苯为稀释剂，考察了水相中硝酸浓度、萃取剂浓度、盐析剂浓度等因素对Th(Ⅳ)离子分配比的影响。利用斜率分析方法提出了双-丁二酰胺萃取剂萃取Th(Ⅳ)的萃取机理。利用该萃取剂对比萃取了钍及铕离子，得到了高达166.6的分离因子。     

辛酰哌啶萃取硝酸铀酰的热力学研究

研究了辛酰哌啶（OP）的甲苯溶液从硝酸介质中萃取硝酸铀酰的热力学。认为在有机相中形成了两种萃合物：（OP）UO2（NO3）2和（OP）2UO2（NO3）2，平均常数分别为：Kexl=0.538和Kex2=4.230；通过硝酸对辛酰哌啶萃取铀的影响间接求出了辛酰哌啶萃取硝酸的平衡常数Ka=0.097.     

新萃取剂N，N′—二癸酰基哌嗪的合成及萃取U（VI）的热力学研究

合成并表征了新型萃取剂N，N′－二癸酰基哌嗪，研制了N，N′－二癸酰基哌嗪／四氯化碳体系在硝酸介质中对U（VI）的萃取性能，考察了硝酸浓度，萃取剂浓度，盐析剂浓度及温度等因素对U（VI）分配比的影响，并计算了相关的热力学函数。     

α-亚磺酰基-N,N-二正丁基乙酰胺萃取U(Ⅵ)的研究

合成了α-亚磺酰基-N，N-二正丁基乙酰胺（SDBAA），研究了溶剂，水相酸度，盐析剂、萃取剂浓度等对硝酸铀酰的萃取性能的影响，并与TBP作了比较。结果表明，α-亚磺酰基-N，N-二正丁基乙酰胺系列化合物都可以有效地从硝酸溶液中萃取UO2^2 ,当取代基为正丁基和2-乙基己基时，其萃取性能优于TBP。     

N,N—二乙基十八酰胺萃取铀的研究

以甲苯为稀释剂研究了Ｎ，Ｎ－二乙基十八酰胺（ＤＥＯＤＡ）从硝酸介质中萃取铀的可行性，考察了水相酸度、萃取剂浓度对萃取平衡的影响，救是了萃取平衡常数，借助红外光谱萃合物的组成和结构，考察了温度对以平衡的影响，得到了萃取化学反应的热力学常数。ＤＥＯＤＡ萃取体系不出现三相，是核燃料处理中有前任的一种萃取剂。     

铀(Ⅵ)和三辛基氧化膦配合物在离子液体中的电化学与光谱性质

选择具有代表性的中性含磷萃取剂三辛基氧化膦（TOPO）作为配体,考察其与高氯酸铀酰在疏水离子液体［N₄₁₁₁］［NTf₂］中形成配合物的光谱和电化学行为。该配合物在离子液体中的紫外 可见吸收光谱呈现出峰间距为(728±9)cm^-1的电子振动带系,其红外光谱中铀酰离子不对称伸缩振动频率（ν_as）为926cm^-1。电化学研究显示,［UO₂(TOPO)₄］²⁺的电极还原过程由两个连续的单电子还原过程组成,对应的还原峰电位分别为E_pc1=-1.37V和E_pc2=-1.75V（vs. Ag⁺/Ag）,其中前者为准可逆,后者不可逆。该U(Ⅵ)→U(Ⅴ)准可逆过程的半波电位E_1/2=-1.33V,不随扫描速率和温度改变,说明该过程可逆性较好,且还原产物稳定。该配合物的扩散活化能为E_a=(39.0±1.1)kJ/mol。该体系可能在以离子液体为介质的电化学分离过程中具有潜在的应用前景。     

OTS修饰的微流控层流系统萃取铀

十八烷基三氯硅烷(OTS)能够选择性修饰通道,保证层流的稳定进行,萃取过程中两相液体自动分相,便于分析。20%磷酸三丁酯(TBP)-氢化煤油萃取剂能够从3mol/L HNO_3中高效萃取硝酸铀酰,当硝酸铀酰质量浓度为1~5g/L时,单次萃取效率均高达90%以上,接触时间仅为37s。因此,微流控层流萃取技术在核素的快速高效分离与元素萃取等领域有着广泛的应用前景。     

离子液体体系的萃取行为及其在乏燃料后处理中的应用前景

离子液体由于其特有的性质,在乏燃料后处理中的应用已受到广泛关注。本文综述了不同种类离子液体中多种萃取剂对乏燃料所含若干锕系元素及放射性裂片元素的萃取,重点分析了不同萃取体系的萃取效率、萃取选择性、萃取机理和反萃等关键问题。综合目前的研究成果,可发现:离子液体-萃取剂体系由于其独特的萃取机理,通常比传统萃取体系具有更高的萃取效率;一些萃取体系具有高选择性使其在乏燃料后处理中有很好的应用前景。在简要介绍阳离子交换机理、阴离子交换机理和中性复合物机理三种离子液体体系萃取机理的同时,重点总结了萃取中三相问题和协同萃取效应。本文还总结了液-液反萃、超临界CO2反萃和电化学反萃三种常见的反萃方法,讨论了各自的优缺点。本文最后对离子液体在乏燃料中的应用进行了总结与前景展望。     

离子液体在镧系锕系元素萃取分离应用中的理论计算研究进展北大核心CSCD

离子液体在核燃料后处理萃取分离过程中被认为具有一定的应用前景。常规的萃取剂在离子液体中展现出比传统溶剂体系更优异的萃取分离性能,因此离子液体自身在其中的角色和作用值得研究。本论文综述了以分子动力学模拟和量子化学计算方法研究离子液体体系萃取分离镧系锕系元素的相关研究工作,重点关注金属离子和金属配合物在离子液体中与离子液体阴阳离子之间的相互作用。     

吡啶酰胺的合成及萃取U(Ⅵ)的性能研究

合成了一种新型酰胺类鳌合剂,用IR,^1H NMR及气相色谱-质谱等方法对其结构进行了表征。研究了以二氯乙烷为溶剂时,该萃取剂在硝酸介质中对铀(Ⅵ)的萃取行为,考察了稀释剂、萃取剂浓度、酸度、温度及盐析剂离子强度对萃取分配比的影响。同时对萃合物的化学组成及萃取机理进行了分析和讨论。研究结果表明,吡啶酰胺对铀(Ⅵ)的萃取属中性配合萃取,形成1：1的配合物,在萃取过程中没有形成三相。     

isoBu-BTP/[C_2mim][NTf_2]萃取体系对几种稀土元素的萃取

本研究讨论了2,6-bis(5,6-dibutyl-1,2,4-triazin-3-yl)pyridine(isoBu-BTP)作为萃取剂在一种常见的疏水性咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([C2mim][NTf2])中对硝酸溶液中几种稀土元素(Y、Nd、Eu、Dy)的萃取行为,其中重点考察对Dy的萃取。研究结果表明:与传统有机溶剂体系相比,离子液体萃取体系在低酸度(0.01~0.1mol/L)下对稀土元素有良好萃取效果,特别是对Dy显示了良好的选择性,另一方面,利用高酸(3mol/L)可以进行反萃;本研究以对Dy的萃取为例,通过双对数法,推算出Dy3+与isoBu-BTP的化学当量比为1∶2.4。由此推测Dy3+的萃取机理可能分为两方面,一方面是多数Dy3+与isoBu-BTP形成摩尔比为1∶3的配合物,另一方面是小部分Dy3+与[C2mim]+进行阳离子交换被离子液体本身萃取,从而证明了该体系中离子液体具有协同萃取的效应。     

两种新型萃取剂的合成、表征及HCBMPPT对铀(Ⅵ)萃取机理的研究

合成了4－邻氯苯甲酰基－2，4－二氢－5－甲基－2－苯基－3H－吡唑硫酮－3（HCBMPPT）和4－邻氟苯甲酰基－2，4－二氢－5－甲基－2－苯基－3H－吡唑硫酮－3（HFMBPPT）两个新萃取剂，用波谱确定了结构。研究了HCBMPPT在硝酸介质中对铀（Ⅵ）的萃取行为，其萃取分配比随萃取剂浓度、pH值的升高而增大，同时对萃合物的化学组成及萃取机理进行了分析和讨论。     

硝酸介质中二环己基18-冠-6对锶的萃取

利用冠醚二环己基-18-冠-6（DCH18C6）作为萃取剂在硝酸介质中对锶的萃取性能进行了系统研究,考察了稀释剂、硝酸浓度、振荡时间、温度对锶萃取的影响,结果表明,该萃取体系与硝酸的浓度有关,当萃取剂浓度为0.01mol/L,以1,1,2,2-四氯乙烷为稀释剂,硝酸浓度为1mol/L时,锶的萃取率可高达92%左右,利用纯水作为反萃剂,反萃率可达(99.56±1.7)%左右。该萃取反应动力学比较快,可在10min 达到平衡,热力学实验表明该萃取反应是一个放热反应。同时选择性萃取实验结果表明,冠醚二环己基-18-冠-6能有效地从多种离子共存的体系中选择性地萃取锶。